شبیه سازی جنبش نیرومند زمین به روش ترکیبی - دانلود رایگان
دانلود رایگان پدیدهی لرزه خیزی ایران و اهمیت آن، مسالهای نیست که نیازمند شرح بسیار باشد. وجود چشمه های فعال لرزهای، زلزلههای مخرب تاریخی و دستگاهی، تکتونیک جوان و نر
دانلود رایگان
| شبیه سازی جنبش نیرومند زمین به روش ترکیبیچکیده مجموع مد-تفاضل محدود" برای شبیه سازی زلزله 17 اکتبر 2009 تهران، که در سالهای اخیر اولین زلزلهی نزدیک به شهر تهران بوده که از آن دادهی جنبش نیرومند ثبت شده، مورد استفاده قرار گرفت. این زلزله در طول دو پروفیل شرقی-غربی و جنوب شرقی-شمال غربی به صورت دو بعدی مدلسازی شده و نتایج آن با داده های واقعی ثبت شده مقایسه شده است. با وجود کمبود داده های پایه برای اجرای روند دقیقِ شبیه سازی، نشان داده شده که استفاده و کاربرد روشهای پیشرفته که فیزیک چشمه، مسیر و اثرات سایت را در فرآیند خود لحاظ میکنند چگونه توانایی تخمین های قابل قبول را بدست میدهند. با استفاده از این روش میزان تخمینیِ تشدید در تهران بر اثر رسوبات محلی در فرکانس های مختلف محاسبه شده است. شکل موج شتاب نگاشتها، سرعت نگاشتها و طیفهای پاسخِ مشاهده و مصنوعی با هم مقایسه و شرح داده شده اند. روش سه بعدیِ نوین که پیش از این تا محدوده ی فرکانسی پایین (1 هرتز) مورد استفاده قرار گرفته بود به کار برده شد تا زمین لرزه بم را شبیه سازی نماییم. این روش برای اولین بار در ایران مورد استفاده قرار گرفته و برای اولین بار تا محدوده فرکانسی بالا (6 هرتز) بسط داده شده است که نتایج آن به وضوح نشان از بهبود کیفیت نگاشتهای مصنوعی در حالت سه بعدی دارد. در اینجا با استفاده از "روش مجموع مد و ردگیری پرتو" در کنار تخمینWKBJ، موج لرزه ای از چشمه تا گیرنده انتشار داده می شود و در طول مسیر بر مبنای مدهای امواج لرزهای که بر پایهی مدلهای سه بعدی تولید میشوند، نگاشت مورد نظر به روز و تکمیل می گردد. برای شبیه سازی زمین لرزه بم چند روشِ یک و دو بعدی استفاده شد و در نهایت نتایج با روش سه بعدی مذکورد مقایسه گشته و روند بهبود کیفیت، در حوزه زمان و فرکانس، به روشنی نشان داده شده است. روشی جدید در این رساله پیشنهاد داده شده است از ترکیب سه روش "مجموع مد، تفاضل محدود و تابع گرین" بهره بردهایم تا محدودیت های دو روش ابتدایی ارائه شده را بر طرف نماییم. بر این اساس یک پس لرزه از زمین لرزه بم با بزرگای متوسط به روش ترکیبیِ "مجموع مد-تفاضل محدود" شبیه سازی و از نگاشت مصنوعی تولید شده به عنوان تابع گرین استفاده شده تا رخداد اصلی زمین لرزه بم تولید شود. روش پیشنهادی این حسن بسیار بزرگ را دارد که چشمه نقطه ای که در دو روش قبلی مورد استفاده قرار میگرفت را به چشمه گسترده ارتقاء داده تا از این طریق کیفیت نتایج شبیه سازی به ویژه در حوزه فرکانس را به میزان قابل توجهی بهبود دهیم. این روش در سه ایستگاه، ابارق، محمدآباد و سد جیرفت به منظور مقایسه میان داده های مشاهده و مصنوعی مورد ارزیابی قرار گرفته است. واژه های کلیدی شبیه سازی جنبش نیرومند زمین، شبیه سازی عددی، شبیه سازی تحلیلی، شبیه سازی ترکیبی، مجموع مد، تفاضل محدود، تابع گرین، تخمین WKBJ، طیف پاسخ، زلزله تهران، زلزله بم.
1-1- مقدمه شکل (1-1): نقشه جهانی خطر لرزه ای (GSHAP) ]1[. شکل (1-2): نقشه خطر لرزه ای ایران (پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله). ]2[ شکل (1-3): نقشه پهنه بندی خطر نسبی زمینلرزه در ایران (پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله). ]2[ 1-2- هدف از انجام این رساله شکل (1-4): شبکه شتابنگاری کشوری، مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن. ]3[ جدول (1-2): لیست برخی زلزله های مهم دنیا از سال 2001 به همراه بزرگا، تعداد کشته ها و میزان اختلاف شدت پیش بینی شده ی آنها بر اساس نقشه توزیع خطر جهانی (شکل 1-1) و مقادیر شدت محاسبه شده بر اساس زلزله های رخداده. ]4[ 1-3- مطالب ارائه شده در این رساله فصل دوم شرح مختصری از چند روش مهم شبیه سازی ارائه شده است تا پیشینهی روشها و حوزه کارکرد آنها معرفی گردد. سعی شده است کلیات این روشها بیان گردد تا دیدی کلی نسبت به آن بدست آید. فصل سوم بخشی از روش مورد استفاده در این رساله مورد بررسی قرار گرفته است. این روش که تکنیک مجموع مدها می باشد، مورد ارزیابی قرار گرفته و شرح داده شده است. آنچه در این فصل مورد تحلیل قرار گرفته فیزیک زلزله و معادله انتشار موج است که امکان تولید نگاشتهای مصنوعی را در محیط های همگن و غیر همگن با خاصیت های غیرالاستیک در اختیار می گذارد. تهیه مدهای تشکیل دهنده امواج لاو و ریلی که دادهی اصلی برای ساخت نگاشتهای مصنوعی هستند مورد بررسی قرار گرفته و به دقت توضیح داده شده اند. این روش یک روش تحلیلی برای تهیه نگاشتهای زمین لرزه بوده که به ویژه برای مسافتهای طولانی و بلند با مدلهای ساختاری زمین توانایی بسیاری در انتشار موج داشته و فیزیک چشمه و مسیر را به خوبی لحاظ می کند. فصل چهارم روش تفاضل محدود مورد بررسی قرار گرفته که در آن سعی شده جزئیات مرتبط با انتشار موج در محیط هایی با ناهمسانگردی و عدم تجانس جانبی مورد ارزیابی قرار بگیرد. این روش هرچند حجم محاسبات سنگینی دارد اما برای محیط های کوچک با تغییرات جانبی ویژگی هایِ فیزیکیِ زمین، بسیار قدرتمند بوده و تخمین بسیار مناسبی از انتشار موج در اختیار قرار میدهد. فصل پنجم به صورت کلی، ترکیب دو روش مجموع مد و تفاضل محدود مورد بحث قرار گرفته و مثالی از شبیه سازی به کمک آن برای زلزله سال 2009 تهران با بزرگای گشتاوری 4 ارائه شده است. این شبیه سازی در طول دو پروفیل شرقی-غربی و جنوب شرقی-شمال غربی به انجام رسیده و در آن داده های شش ایستگاه از ایستگاههای ثبت کننده شبکه شتابنگاری کشوری برای مقایسه با نگاشتهای مصنوعی مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین برخی تستهای پارامتریک به منظور سنجش میزان دقت و پایداری روش، هم بر روی مشخصات فیزیکی مدلهای ساختاری و هم بر روی پارامترهای چشمه به انجام رسیده است. در مجموع این روش یک روش ترکیبی تحت عنوان "مجموع مد-تفاضل محدود" را معرفی میکند که برای انتشار موج در محیط هایی با عدم تجانس جانبی بسیار مفید و کارساز بوده و توانایی تخمین اثرات ساختگاهی را تا حدود مناسبی دارد. فصل ششم روش دیگری برای شبیه سازی معرفی شده که آن نیز ترکیبی از روش مجموع مد با روش "ردگیری پرتو" (Ray-Tracing) می باشد که در آن از تخمین WKBJ به منظور شرط اصلی امکان اجرای روش استفاده شده است. این روش در یک محیط سه بعدی نگاشتهای زمین لرزه را بدست میدهد که نشان داده ایم کارکرد اثر سه بعدی تا چه میزان موثر و بهبود دهنده است. در این روش از مدل سه بعدی سرعت موجود در منطقه زمین لرزه بم استفاده شده و بر مبنای آن مدلها، مدهایِ امواج لاو و ریلی تهیه و بر اساس روش ردگیری پرتو، موج لرزه ای از چشمه به سمت گیرنده انتشار داده شده است و در طول مسیر هرجا که به ساختار جدیدی رسیده ایم از ویژگی های آن ساختار برای ادامه انتشار موج بهره گرفتهایم. نتایج این روش برای زمین لرزه بم با داده های ثبت شده در دو ایستگاه ابارق و محمدآباد مورد مقایسه قرار گرفته که نتایج این مقایسه قابل قبول می باشند. همچنین این روش برای اولین بار در این رساله برای فرکانسهای بالای 1 هرتز مورد استفاده قرار گرفته است. روش مذکور پیش از این توسط محققان ایتالیایی مورد بررسی قرار گرفته بود که با توسعه روشِ تهیه مدلهای ساختاری و تهیه لایه های متناظر که تخمین WKBJ را بر آورده سازند در این رساله برای فرکانسهای بالای 1 هرتز تا حدود 6 هرتز توسعه داده شده است. فصل هفتم به عنوان نوآوری در این رساله، روشِ ترکیبیِ جدیدی مورد بررسی قرار گرفته است که ترکیبی از روش مجموع مد، تفاضل محدود و تابع گرین می باشد. بر این اساس یک پس لرزه از زمین لرزه بم در ایستگاههای ابارق، محمدآباد و سد جیرفت، توسط روش مجموع مد و تفاضل محدود به صورت مصنوعی ساخته شده و از آن به عنوان تابع گرین استفاده شده که با استفاهد از آن، زمین لرزه اصلی بم تولید و با نگاشت اصلی مقایسه شده است. استفاده از این روش این امکان را فراهم می آورد که بتوان نگاشتهایی با ویژگی های تئوریکِ فیزیکِ چشمه، با لحاظ کردن چشمه گسترده که از قابلیت های روش تابع گرین است بدست آوریم و برای مناطقی که حتی داده های کوچک زمین لرزه وجود ندارند بتوانیم ابتدا داده ای کوچک تولید کرده و از آن به عنوان تابع گرین استفاده نماییم تا به بزرگاهای بیشتر در مناطق تقریبا حوزه نزدیک برسیم. جمع بندی و نتیجه گیری از کار ارائه و پیشنهاداتی برای توسعه این رساله در آینده آورده شده است. برخی از این پیشنهادات در حال حاضر توسط نگارنده در حال انجام بوده و برخی دیگر نیازمند صرف زمان بیشتری برای نهایی شدن و توسعه قدرتمند روشهاست. دریافت فایل جهت کپی مطلب از ctrl+A استفاده نمایید نماید | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||